\section{Justificación}
\label{sec:justificacion}
A los sistemas convectivos de mesoescala (SCM) se les atribuye la producción de la mayor parte de las precipitaciones presentadas en regiones tropicales, tanto en latitudes ecuatoriales como en latitudes medias, originando algunas condiciones climáticas extremas \cite{Machado2004, Vila2004}. Sobre Colombia se localizan un gran numero de SCM, los cuales de acuerdo a lo mostrado por los datos de Tropical Rainfall Measuring Mission (TRMM) durante el período 1998-2002, contribuyen aproximadamente al 70\% de la precipitación anual del país \cite{Sakamoto2011}.

Siendo la precipitación sin duda una de las magnitudes meteorológicas que tiene un impacto directo en la vida humana que otros fenómenos atmosféricos rara vez tienen, el cual se manifiesta a través de lluvias intensas y crecientes súbitas \cite{Levizzani2002,Perona2008}. El conocimiento de los procesos y evolución de las zonas atmosféricas susceptibles de precipitar es un aspecto importante para comprender el estado del tiempo y el clima, con miras a reducir la vulnerabilidad de los efectos causados por este fenómeno \cite{Vila2008,Delgado2008}, por lo tanto es esencial detectar con exactitud SCM para mejorar los pronósticos de precipitación e inundaciones \cite{Michaelides2008}.

Al respecto, se destaca la fuerte “ola invernal” asociada al Fenómeno de La Niña, producida por SCM, que azotó a gran parte del territorio Colombiano entre el segundo semestre de 2010 y el primer semestre 2011, dejando consecuencias devastadoras sobre la población y las actividades económicas del país, siendo uno de los fenómenos más fuertes de su género, de acuerdo con los registros de los organismos especializados los cuales confirmaron además que Colombia, al lado de la India y Pakistán, fueron los países más afectados en el planeta por ese fenómeno natural \cite{ColombiaHumanitaria}.

De acuerdo con las cifras presentadas por la Presidencia de la República a través de Colombia Humanitaria \cite{ColombiaHumanitaria}, dicho fenómeno provocó en el país la emergencia masiva más grande y prolongada en la historia reciente. Siendo afectado el 80\% del territorio nacional, donde 1.060 municipios en 29 departamentos, sufrieron las consecuencias del exceso de lluvia. Algunas de las cifras que reflejan la magnitud de los daños, son las siguientes: más de 400 personas murieron y cerca 1.500.000 hectáreas se inundaron, destruyendo cultivos y áreas de pastoreo. Cerca de 2.400.000 personas resultaron damnificadas. Por lo menos 2.000 vías sufrieron daños así como cerca de 2.300 edificaciones institucionales y unos 500 sistemas de acueducto.

\subsection{Justificación social}
Los resultados derivados del presente estudio pueden contribuir a mejorar la detección y extracción de SCM presentes en el país, lo cual sería de utilidad para la prevención de catástrofes asociadas con la ocurrencia de precipitaciones extremas y fenómenos severos producidos por dichos SCM, permitiendo mejorar las alertas tempranas sobre fenómenos atmosféricos de esta naturaleza y reducir así la vulnerabilidad ante futuros eventos, siendo esta una necesidad apremiante para el bienestar social de Colombia. 

\subsection{Justificación teórica}
El estudio propuesto busca mediante información de varios canales espectrales de imágenes meteorológicas mejorar la detección y extracción de SCM, resultados que permitirán contrastar la exactitud de los SCM detectados mediante técnicas tradicionales que emplean umbrales TB aplicados tan solo sobre los canales del infrarrojo térmico (TIR). Ademas con la representación de las características de los SCM en una base de batos espacial, se pretende generar una base de conocimiento a partir de series temporales de SCM extraídas de imágenes meteorológicas, que sea de utilidad en el estudio de la evolución de SCM.

\subsection{Justificación practica}
De acuerdo a los objetivos del estudio, su resultado permitiría dar soluciones concretas a las limitaciones existentes para detectar SCM a partir de imágenes meteorológicas, limitaciones impuestas por las técnicas manuales basadas en inspección visual y las técnicas digitales basadas en umbrales de temperatura de brillo (TB), las cuales inciden en los pronósticos de precipitaciones realizados mediante técnicas de extrapolación a partir de imágenes de satélite. La implementación de una de base de datos espacial para la representación de las características de los SCM detectados, se proveerá de un sistema de almacenamiento que facilitará la extracción futura de conocimiento sobre los SCM, que será de utilidad en las fases posteriores del análisis de SCM.

Por otra parte, los resultados obtenidos del estudio serán de utilidad para el Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales de Colombia (Ideam), quien viene implementando, actualizando y mejorando los modelos hidrometeorológicos y aplicativos informáticos que permiten la asimilación y el análisis de la información de las variables de tiempo real con mayor cobertura espacial y temporal, con el fin de suministrar pronósticos y alertas tempranas para evitar la pérdida de vidas humanas y reducir los impactos negativos de las amenazas de origen hidrometeorológico y climático. 

%para la emisión de alertas tempranas. 

%Dando así cumplimiento a sus funciones misionales, ha venido realizando el seguimiento y monitoreo de las dinámicas extremas de origen hidrometeorológico (inundaciones, deslizamientos de tierra e incendios de la cobertura vegetal, entre otras), 

%siendo el análisis de SCM llevado a cabo mediante interpretación visual (nefoanálisis) de las imágenes meteorológicas, por interpretes expertos en imágenes del visible e infrarrojo \cite{Desbois1982}, quienes son capaces de reconocer en las diferentes tonalidades de grises detalles inherentes a la estructura de los SCM. Sin embargo, este conocimiento no es fácil de adquirir y suele ser desarrollado después de muchos años experiencia práctica \cite{Peak1994}, aspecto que constituye una limitación más marcada cuando el personal rota constantemente. 


%Con tales resultados se tendrá también la posibilidad de proponer cambios en las reglametnaciones que regulan los proceso empresariales 


%Las dinámicas ambientales extremas más frecuentes y de mayor impacto en diferentes latitudes del planeta, están relacionadas con el comportamiento del tiempo y el clima, las cuales ocasionan emergencias y desastres afectando persistentemente la vida de las personas, la infraestructura, las actividades socioeconómicas y el equilibrio de los ecosistemas.

\subsection{Justificación metodológica}
Para lograr los objetivos del estudio, se recurre al empleo de datos provenientes del satélite geoestacionario GOES-13, que produce imágenes de América del Sur en cinco canales, correspondientes a diferentes bandas de longitud de onda, permitiendo observar y/o cuantificar diversas características de las nubes. Siendo ventajas de dichas imágenes: la alta frecuencia temporal, que permite obtener una imagen cada media hora, la resolución espacial, de aproximadamente 4 km y su carácter operativo, es decir, la prestación de servicio continuo. Los datos serán procesados de manera digital en herramientas de software matemático y/o estadístico, sobre los cuales se llevará a cabo la implementación de algoritmos de aprendizaje maquina (ML) existentes, para ser aplicados sobre las imágenes meteorológicas en la detección de SCM. 

A pesar de que se podría también emplear información proveniente de radares terrestres, los cuales permiten obtener estimaciones de la tasa instantánea de precipitación y de la estructura interna de los SCM presentes en un área, actualmente en Colombia tan solo se cuenta con tres radares operativos de este tipo, dos de los cuales pertenecen a la Aeronáutica Civil de Colombia pero no son usados con fines meteorológicos, y un tercer radar usado con fines meteorológicos que pertenece al Sistema de Alerta Temprana de Medellín y Valle de Aburrá (SIATA). Sin embargo, considerando que actualmente el Ideam no tiene acceso a dicha información, no se contempla el uso de la misma durante el desarrollo del presente estudio.

El resultado obtenido sera comparable en términos de exactitud con los resultados obtenidos a partir de técnicas tradicionales de detección de SCM, comparación que se realizara tomando como referencia, datos correspondientes al producto 3B42 de NASA-TRMM, que utiliza una combinación de infrarrojo térmico y microondas pasiva para proveer datos de precipitación cada tres horas con resolución espacial de 30 km. El método que exhiba una mayor exactitud en la detección de SCM, será aplicado sobre un conjunto de imágenes consecutivas para la extracción de series de tiempo de SCM, las cuales  se representaran y almacenaran en una base de datos espacial que facilitara posteriormente el estudio de la evolución de SCM.

En este sentido, los resultados esperados del estudio están soportados en datos, herramientas y técnicas validas en el medio y propias de la geomática.

%Los resultados de la presente investigación podrían brindar un método alternativo para detección de SCM 





%Estas características son útiles para desarrollar y aplicar métodos de detección y monitoreo para proporcionar información a los efectos de algunos fenómenos meteorológicos y/o su posterior evaluación, la escala de las horas de pronóstico. Respectivamente, son ejemplos de la vigilancia del crecimiento y el desplazamiento de velocidad de los sistemas convectivos de mesoescala (SC) 



%Suministrar pronósticos y alertas para evitar la pérdida de vidas humanas y reducir los impactos negativos de las amenazas de origen hidrometeorológico y climático (gestión del riesgo en la componente de amenaza).

%AMENAZAS HIDROMETEOROLÓGICAS (Inundaciones,Crecientes súbitas)

%\subsection{Justificación técnica}
%El satélite geoestacionario GOES-13 produce imágenes de la América del Sur en cinco canales (diferentes bandas de longitud de onda), que permiten observar y/o cuantificar diversas características de las nubes. Las ventajas de las imágenes de GOES son: alta frecuencia temporal (una imagen cada media hora), la resolución espacial aproximadamente 4 km) y su carácter operativo, es decir, la predicción de servicio continuo durante un período prolongado de tiempo . Estas características son útiles para desarrollar y aplicar métodos de vigilancia para proporcionar información a los efectos de algunos fenómenos meteorológicos y/o su posterior evaluación, la escala de las horas de pronóstico. Respectivamente, son ejemplos de la vigilancia del crecimiento y el desplazamiento de velocidad de los sistemas convectivos de mesoescala (SC) ( Machado et al 1998 , Machado y Laurent , 2004 .. ), responsable de las fuertes lluvias y una serie de fenómenos adversos , y la estimada la precipitación resultante (Adler y Negri 1988 , Oliveira et al . 1998 ).
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%Vigilar el movimiento y la evolución de la SC es de gran importancia para la predicción de las condiciones meteorológicas adversas y de los fenómenos meteorológicos. Destacamos su importancia en la definición de las condiciones atmosféricas, con influencia directa sobre el estado de la nubosidad, la cantidad de radiación solar incidente sobre la superficie, el régimen de vientos y precipitación de una región. En particular, reconocemos los desastres causados por las fuertes lluvias, los fuertes vientos y la actividad eléctrica en la red de distribución de electricidad y en las zonas urbanas del sudeste y sur de Brasil.\cite{Macedo2004}
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%Una característica notable de la convección es su organización en varias escalas de tiempo y espacio. Se observa a partir de células aisladas del orden de unos pocos cientos de metros a grandes grupos de convección del orden de miles de kilómetros, con ciclos de vida de la orden del día y compuesto de diferentes tipos de nubes. La SC es el responsable de la mayor parte de la precipitación en los trópicos y en varias regiones de latitudes medias durante la estación cálida, y favorecen la aparición de zonas de fuerte cizalladura del viento vertical que separa las regiones de corrientes ascendentes y descendentes.
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%%http://www.wmo.int/pages/prog/drr/events/TECORAIII/Session2/Dr.%20Lozano%20y%20Martinez%20(Colombia).pdf
%Misión: Suministrar pronósticos y alertas para evitar la pérdida de vidas humanas y reducir los impactos negativos de las amenazas de origen hidrometeorológico y climático (gestión del riesgo en la componente de amenaza). 
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%%https://documentacion.ideam.gov.co/openbiblio/Bvirtual/021172/Protocoloparaelmonitoreoyseguimientodelagua.pdf
%En los encuentros de expertos internacionales se reconoce que cada día los gobernantes de países experimentan una mayor necesidad en determinar estrategias de desarrollo para saber convivir con los fenómenos naturales como sismos, erupciones de volcanes, avalanchas, crecidas repentinas, crecidas lentas y sequías hidrológicas.

